litceysel.ru
добавить свой файл
  1 2
Глава 3.


    1. Методика проведения исследовательской работы.

В лабораторных опытах изучали влияние различных концентраций нефти в почве на процессы прорастания семян красной фасоли. Установлено, что значения показателей биомассы и длины как корней, так и побегов у проростков существенно увеличивались при концентрации нефти 3 и 6 г/кг почвы. Было зарегистрировано отрицательное действие нефти на прорастание семян фасоли лишь при концентрации поллютанта 12 г/кг.

В качестве объектов исследования были выбрана красная фасоль При проведении лабораторного эксперимента навеску сухой почвы (10 г) помещали в чашку Петри, равномерно распределяли по дну, накрывали ее бумажным фильтром и заливали на 1 сутки 20 мл воды (контроль) или водной эмульсией нефти в концентрациях: 0,3 г/кг, 1 г/кг, 3 г/кг, 6 г/кг, 9 г/кг, 12 г/кг, 15 г/кг почвы. На следующий день на поверхность фильтровальной бумаги раскладывали семена по 25 штук в каждую чашку. Семена предварительно калибровали по размеру, заранее выдерживали 20 мин в 1 %-ном растворе перманганата калия и отмывали водой. Далее семена пшеницы и салата проращивали в течение 4 суток при температуре 23°С. После завершения опытов проводили учет количества проросших семян, биомассы и длины корней, а также надземной части проростков.

Эксперименты проведены в 4-кратной повторности. Результаты обработаны статистически с помощью пакета программ Microsoft Excel 2003.



    1. Результаты проведенных исследований.

Исследования проводились в лабораторных условиях нашей школы.

Нами были взяты для исследования семена фасоли, и обычная почва с приусадебного участка школы.

Первой задачей нашего исследования было прорастить семена фасоли в обычных условиях, и в воде, загрязненной нефтепродуктами, с различной концентрацией. Мы положили семена в несколько чашек с различной концентрацией бензина в воде. Нами было замечено, что семена проросли только в чистой воде, не загрязненной бензином.


Далее мы высадили наши проросшие семена в несколько горшков для цветов, дали им подняться, укрепиться в почве, и продолжили проводить эксперимент.

В ходе эксперимента было точно выявлено, что в горшке под №4,где концентрация бензина составляла 80%, растение полностью погибло, не успев даже укорениться. В середине первой недели стали загибаться растения в горшке под №3(концентрация бензина составляет 60% ). В конце второй недели погибли растения в горшках под №1,2,3,где концентрация бензина составляет 20%-40%-60% соответственно.

Исходя из всего выше сказанного можно сделать вывод:

Загрязнение нефтью почвы сопро­вождается сильным негативным воздействием на растения, из-за изменения ее физико-хими­ческих свойств, главным образом, из-за увеличе­ния гидрофобности и заполнения нефтью почвен­ных капилляров, а также прямого токсического действия углеводородов нефти (фитотоксичности), обусловленного развитием в ней микромицетов, об­разующих токсины [10].

Высокая концентрация бензина в почве губительна для растений и их семян.


3.3 Биологические методы по очищению почвы,загрязненной нефтепродуктами.


Биологические методы

В природе широко распространены микроорганизмы, способные разлагать углеводородные соединения и очищать природные объекты (почвы, воды) от нефтепродуктов. Микроорганизмы способны доводить процесс трансформации органического вещества до полной минерализации. В результате биохимических процессов природные и синтетические загрязнители могут превращаться в диоксид углерода, воду и другие экологически нейтральные соединения.

Микроорганизмы-деструкторы могут быть использованы для различных биотехнологий уничтожения токсичных веществ и очистки от них загрязненных почв и водоемов. Это новое направление по защите окружающей среды от химического загрязнения получило название «экологической биотехнологии».

Все методы биовосстановления предполагают меры по увеличению микробной активности в зоне загрязнения. Ускорение роста и активизации метаболизма клеток могут быть достигнуты при создании оптимальных условий. Кроме того, микроорганизмы-деструкторы должны присутствовать в почве в достаточном количестве. Такое увеличение может быть достигнуто путем внесения специально селекционированных культур (сидератов).


В почве преобладающая часть углеводородокисляющих материалов принадлежит микроорганизмам рода Pseudomonas, которые могут расти в условиях самых разнообразных экосистем и являются часто преобладающими среди других микроорганизмов. Однако, разрушать нефтепродукты могут лишь немногие штаммы этого рода. В составе бактериальной микрофлоры почв, загрязненных нефтепродуктами, доминируют также представители родов Vibrio, Arthrobacter, Acromonas, Moraxella, Acinetobacter и др. Выделены нефтеокисляющие штаммы и среди дрожжевой микрофлоры почв, загрязненных нефтепродуктами.

Разложение нефтепродуктов в почве является биогеохимическим процессом, в котором решающее значение имеет функциональная активность комплекса почвенных микроорганизмов, обеспечивающих полную биодеградацию углеводородов до диоксида углерода и воды.

Ускорить очистку почв от нефтезагрязнений с помощью микроорганизмов возможно двумя способами:

активизацией метаболической активности естественной микрофлоры почв (аборигенной микрофлоры) путем изменения определенных физико-химических условий среды, применяя хорошо известные агротехнические приемы;

интродукцией   специально   подобранных   активных   биодеструкторов загрязнений.

Чаще всего эти способы применяются в комплексе.

С помощью агротехнических приемов можно ускорить процесс самоочищения почв, загрязненных нефтепродуктами, путем создания оптимальных условий для появления потенциальной активности углеводородокисляющих микроорганизмов в составе естественного микробиоценоза. Так, распашка загрязненных территорий рекомендуется спустя некоторое время, в течение которого нефтепродукты частично разлагаются. Обработка почвы создает мощный биологически активный слой с улучшенными агрофизическими свойствами. В почве при этом создается оптимальный газовоздушный и тепловой режим, растет численность микроорганизмов и их активность, усиливается активность почвенных ферментов, увеличивается энергия биохимических процессов. Вместо распашки загрязненной территории для биовосстановления более глубоких слоев почвы можно осуществлять нагнетание кислорода на нужную глубину. Этот способ называют аэробной биокоррекцией загрязненных почв.


Важным фактором, определяющим интенсивность биоразложения нефтепродуктов, является обеспеченность почв биогенными элементами — азотом, фосфором, калием. Экспериментальным путем показано, что скорость биологического окисления углеводородов увеличивается при добавлении в почву нитратов и фосфатов.

Температура также играет большую роль при прочих равных условиях. Оптимальной температурой разложения нефтепродуктов в почве является 20—40°С. Одним из эффективных приемов регулирования температуры почв является покрытие загрязненных участков темной полиэтиленовой пленкой.

Поддержание почвы во влажном состоянии является одним из агротехнических приемов, усиливающих биологическую активность. Улучшение водного режима путем полива обуславливает улучшение агрохимических свойств почв, в частности, влияет на подвижность питательных веществ, микробиологическую деятельность и активность биологических процессов. Одновременно с этим усиливается действие на микробиологическую и ферментативную активность агрохимических приемов, например, внесения удобрений, рыхления.

Кислотность почвы играет важную роль в разложении нефтепродуктов. Значения РН, близкие к нейтральным, являются оптимальными для роста на углеводородах большинства микроорганизмов. Поэтому для создания оптимального РН почвы кислые почвы известкуют СаСО3. Для почв, превратившихся в результате загрязнения нефтепродуктами в техногенные солончаки, рекомендуется гипсование, т. е. внесение гипса CaSO4∙2H2O.

Стимулирующее действие на рост микроорганизмов в почве оказывает корневая система люцерны и других трав с разветвленной

корневой системой (фитобиологическая интенсификация естественной деградации нефтепродуктов). В связи с этим посев в нефтезагрязненную почву люцерны (при содержании нефтепродукта до 3 г/кг почвы) и других трав способствует ускорению разложения углеводородов. Это объясняется тем, что своей развитой корневой системой они способствуют улучшению газовоздушного режима загрязненной почвы, обогащают ее азотом и биологически активными соединениями, выделяемыми корневой системой в процессе жизнедеятельности. В этой связи нельзя не учитывать возможность самих растений подвергать разложению различные классы нефтяных углеводородов — фитодетоксикация.



Литература

1. Алиев, С.А. Влияние загрязнения нефтяным органическим веществом на активность биологических процессов почв / С.А. Алиев, Д.А. Гаджиев // Изв. АН АзССР. Сер. биол. наук. - 1977. - № 2. - С. 46-49.

2. Андресон, Р.К. Применение биологи­ческого метода для очистки и рекультивации нефтегазозагрязненных почв / Р.К. Андресон, Т.Ф. Бойко, Ф.Я. Багаутдинов, ЛЛ. Даниленко, Е.М. Денежкин, Е.И. Новоселова, Ф.Х. Хазиев, Б.А. Андресон // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - 1994. - № 2. - С. 16-18.

3. Габбасова, И.М. Деградация и рекультивация почв Южного Приуралья: Автореф. дис. ... д-ра с.-х. на­ук / И.М. Габбасова. - М.: ТСХА, 2001. - 45 с.

4. Илларионов, С.А. Экологические аспекты восстановления нефтезагрязненных почв / С.А. Илларионов. – Екатеринбург: УрО РАН, 2004. – 194 с.

5. Киреева, Н.А. Детоксикация нефтезагрязненных почв под посевами люцерны (Medicago sativa L.) / Н.А. Киреева, Е.М. Тарасенко, М.Д. Бакаева // Агрохимия. – 2004. - № 10. – С. 68-72.

6. Киреева, Н.А. Комплексное биотестирование для оценки загрязнения почв нефтью / Н.А. Киреева, М.Д. Бакаева, Е.М. Тарасенко // Экология и промышленность России. – 2004. - № 2. – С. 26-29.

7. Киреева, Н.А. Рост и развитие растений яровой пшеницы на нефтезагрязненных почвах и при биоремедиации / Н.А. Киреева, А.М. Мифтахова, Г.М. Салахова // Агрохимия. – 2006. - № 1. – С. 85-90.

8. Колесников, С.И. Изменение ферментативной активности чернозема обыкновенного при загрязнении нефтью и нефтепродуктами в модельных экспериментах / С.И. Колесников, М.Л. Татосян, Д.К. Азнаурьян // Доклады Россельхозакадемии. – 2007. - № 5. – С. 32-34.

9. Лозова, Д.В. Влияние эмульгированных нефтепродуктов на разновозрастных Cladocera / Д.В. Лозова, М.Н. Саксонов, А.Э. Балаян, Д.И. Стом // Сибирский экологический журнал. – 2006. - № 5. – С. 619-622.

10. Мирчинк, Т.Г. Почвенная микология / Т.Г. Мирчинк. - М.:

Изд.-во МГУ, 1988.- 220 с.

11. Пиковский, Ю.И. Проблемы диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами / Ю.И. Пиковский, А.Н. Геннадиев, С.С. Чернянский, Г.Н. Сахаров // Почвоведение. – 2003. - № 9. – С. 1132–1140.

12. Седых, В.Н. Влияние отходов бурения и нефти на физиологическое состояние растений / В.Н. Седых, Л.А. Игнатьев // Сибирский экологический журнал. – 2002. - № 1. – С. 47–52.

13. Хазиев, Ф.Х. Влияние нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы / Ф.Х. Хазиев, Е.И. Тишкина, Н.А. Киреева, Г.Г. Кузяхметов // Агрохимия. – 1988. – № 2. – С. 56-61.

14. Хазиев, Ф.Х. Изменение биохимиче­ских процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти / Ф.Х. Хазиев, Ф.Ф. Фатхиев // Агрохимия. - 1981. - № 10. - С. 102-111.



<< предыдущая страница